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基于REE示踪对红壤细沟间侵蚀团聚体周转和泥沙迁移特征的研究

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土壤学报 2024年

作者：张晨阳杨伟汪零彭珏王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心湖北省水利水电科学研究院

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，土壤表层团聚体的粒径分布变化对土壤结构和侵蚀过程发育具有重要意义。为探究细沟间侵蚀过程中土壤团聚体周转和泥沙迁移路径过程，本研究基于微型土槽，设置90 mm·h-1雨强，10°坡度的条件，进行室... 详细信息

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，土壤表层团聚体的粒径分布变化对土壤结构和侵蚀过程发育具有重要意义。为探究细沟间侵蚀过程中土壤团聚体周转和泥沙迁移路径过程，本研究基于微型土槽，设置90 mm·h-1雨强，10°坡度的条件，进行室内模拟降雨试验。利用稀土元素示踪技术标记土壤团聚体，通过ICP-MS测定稀土元素浓度，对不同粒径土壤团聚体(5～2 mm、2～0.2 5mm、0.25～0.053 mm、<0.053 mm)的破碎和形成过程进行定量分析，同时量化侵蚀泥沙的来源特征。结果表明，细沟间侵蚀过程中，侵蚀泥沙颗粒主要由同等粒径大小的团聚体受径流搬运形成，且该粒径泥沙含量随降雨时间增加而减少；残留团聚体呈明显的周转过程，<0.25 mm的团聚体更易粘结或吸附至大粒径团聚体上，而?0.25 mm团聚体倾向于发生破碎(破碎率分别为45.8%和43.3%)，且破碎程度不断增加；<0.053 mm和2～0.25 mm大小的泥沙含量及相应粒径的团聚体在泥沙中的贡献率对径流系数和泥沙粒径分形维数具有重要作用。所以，细沟间侵蚀过程中土壤表土结构变化、泥沙迁移与团聚体粒径密切相关，该成果进一步为土壤侵蚀过程模型和水土保持措施提供理论依据。

关键词：红壤人工模拟降雨 REE示踪法团聚体周转细沟间侵蚀

中国典型地带性土壤团聚体稳定性与孔隙特征的定量关系

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农业工程学报 2022年第18期38卷 113-121页

作者：彭珏陈家赢王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

团聚体结构和稳定性关系着一系列土壤过程。为探明不同类型地带性土壤团聚体稳定性与孔隙结构变化规律及二者关系,该研究以中国温带与亚热带地区5种地带性土壤(黑土、棕壤、褐土、黄褐土和红壤)为研究对象,结合CT扫描、湿筛法和Le Bisso... 详细信息

团聚体结构和稳定性关系着一系列土壤过程。为探明不同类型地带性土壤团聚体稳定性与孔隙结构变化规律及二者关系,该研究以中国温带与亚热带地区5种地带性土壤(黑土、棕壤、褐土、黄褐土和红壤)为研究对象,结合CT扫描、湿筛法和Le Bissonnais(LB)法,量化孔隙结构,测定各地带性土壤团聚体平均重量直径(Mean Weight Diameter,MWD)。结果表明:团聚体水稳性受到土壤类型和土层深度的综合影响,从大到小依次为黄褐土、褐土、棕壤、黑土和红壤;基于LB法测定的团聚体平均质量直径排序为MWDsw(慢速湿润)>MWDws(预湿润震荡)>MWDfw(快速湿润),即5种团聚体的主要破碎机制是快速湿润引起的消散作用;5种地带性土壤团聚体不同当量直径孔隙度由北至南呈“U”型变化,且这种变化程度随土层深度增加而减弱;团聚体孔隙大小均以30~100μm孔隙度是MWDfw、MWDws、MWDsw的主控因子。研究结果有助于加深土壤团聚体与孔隙特征关系的认识,从而更好地揭示土壤过程作用机制。

关键词：团聚体土壤孔隙稳定性结构地带性

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溅蚀过程中红壤团聚体周转路径的定量表征

农业工程学报 2022年第8期38卷 115-123页

作者：汪零吴文枭倪世民王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

为研究土壤团聚体的形成和破碎过程对于降雨侵蚀的响应机制,对降雨打击作用下不同粒径红壤团聚体在溅蚀过程中的周转路径进行了探讨。该研究基于稀土元素示踪法,对各粒径团聚体分别进行了标记,电感耦合等离子体质谱测定,实现全土样团聚... 详细信息

为研究土壤团聚体的形成和破碎过程对于降雨侵蚀的响应机制,对降雨打击作用下不同粒径红壤团聚体在溅蚀过程中的周转路径进行了探讨。该研究基于稀土元素示踪法,对各粒径团聚体分别进行了标记,电感耦合等离子体质谱测定,实现全土样团聚体的周转路径追踪;然后通过室内模拟降雨试验,在90和30mm/h降雨溅蚀条件下,对不同粒径大小团聚体(2~5、0.25~0.25mm团聚体与其他粒级团聚体间的周转不显著相关(P>0.05),但<0.25mm团聚体可能通过逐级团聚影响到其他粒级团聚体。不同团聚体在溅蚀过程中的双向转化过程,研究结果为侵蚀过程中土壤结构的动态变化模型提供理论参考。

关键词：土壤团聚体粒径稀土元素动态模型溅蚀

激光扫描和摄影测量在坡面侵蚀演变过程的适用性

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农业工程学报 2022年第17期38卷 101-109页

作者：罗斌张勇张志伟倪世民张歆王军光华中农业大学水土保持研究中心武汉430070 长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站武汉430010

为研究激光扫描和摄影测量技术在监测坡面侵蚀演变过程中的精度及适用性,该研究利用近景摄影测量技术和三维激光扫描技术对长历时条件下坡面侵蚀演变过程进行监测,获取不同时段的坡面微地形数据,基于坡面高精度数字高程模型(Digital Ele... 详细信息

为研究激光扫描和摄影测量技术在监测坡面侵蚀演变过程中的精度及适用性,该研究利用近景摄影测量技术和三维激光扫描技术对长历时条件下坡面侵蚀演变过程进行监测,获取不同时段的坡面微地形数据,基于坡面高精度数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)对坡面侵蚀演变过程进行分析,探究2种非接触式测量方法在坡面侵蚀监测中的适用性和精确度。结果表明:1)按主导侵蚀方式的不同,坡面侵蚀过程可分为片蚀阶段、细沟发育阶段和细沟成熟阶段;2)2种非接触式测量方法均能够精确地对坡面侵蚀产沙过程进行监测,最大相对误差为-16.82%,2种方法在坡面侵蚀量测量方面有很好的适用性。3)近景摄影测量技术在坡面侵蚀产沙监测、细沟深度测量和坡面微地形模拟方面要优于三维激光扫描技术。该研究可土壤坡面侵蚀监测方法的选择提供参考。

关键词：坡面侵蚀土壤近景摄影测量技术三维激光扫描技术对比

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粗颗粒土壤坡面侵蚀泥沙颗粒特征

水土保持学报 2022年第4期36卷 30-36页

作者：杨青松倪世民王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

为揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理,采用湖北通城县、江西赣县、福建长汀县、广东五华县4个样地的4种粗颗粒土壤(分别定义为TCA、GXA、CTA、WHA)进行室内模拟降雨试验,研究粗颗粒土壤坡面侵蚀过程及侵蚀泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明:(... 详细信息

为揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理,采用湖北通城县、江西赣县、福建长汀县、广东五华县4个样地的4种粗颗粒土壤(分别定义为TCA、GXA、CTA、WHA)进行室内模拟降雨试验,研究粗颗粒土壤坡面侵蚀过程及侵蚀泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明:(1)4种土壤的地表径流随着降雨时间的增长呈现出先增加后递减并趋于稳定的规律;(2)4种土壤的侵蚀特征存在差异,土壤侵蚀速率表现为WHA>TCA>GXA>CTA;(3)4种土壤的侵蚀泥沙中颗粒分布百分比大小均为砂粒>黏粒>粉粒>砾石。不同土壤侵蚀泥沙富集率表现出明显差异;(4)水流功率与土壤侵蚀速率的相关性显著,用幂函数可以准确描述其关系。在表达式中引入土壤黏粒含量、砾石含量后模型更加可靠(D_(r)=0.001ω^(1.163)C_(l)^(-4.069),R^(2)=0.82;D_(r)=0.003ω^(1.149)G_(r)^(-1.934),R^(2)=0.84),提高了模型预测土壤侵蚀速率的精度,在实际应用中具有更广的适应范围与现实价值。

关键词：粗颗粒土壤土壤侵蚀土壤颗粒水流功率

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降雨驱动下红壤团聚体的溅蚀特征及周转过程

水土保持研究 2023年第4期30卷 27-33,41页

作者：张逸飞汪零徐玲王军光华中农业大学水土保持研究中心/农村农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

[目的]研究降雨驱动作用下土壤团聚体受雨滴打击发生破碎和形成的过程,丰富土壤侵蚀研究机理。[方法]基于稀土元素示踪法,对各粒径土壤团聚体同时进行标记。在90 mm/h降雨溅蚀条件下,通过各粒径土壤团聚体(2~5 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 ... 详细信息

[目的]研究降雨驱动作用下土壤团聚体受雨滴打击发生破碎和形成的过程,丰富土壤侵蚀研究机理。[方法]基于稀土元素示踪法,对各粒径土壤团聚体同时进行标记。在90 mm/h降雨溅蚀条件下,通过各粒径土壤团聚体(2~5 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 mm,2 mm的颗粒为大团聚体直接飞溅产生,<0.25 mm粒级溅蚀颗粒均主要源于大粒级团聚体破碎形成,最高可达到73.83%,其次为该粒级直接被击飞形成,同时会有小粒级颗粒吸附黏结形成;在残余团聚体的动态周转过程中,主要是相邻级别的团聚体间形成和破碎过程占比较高,其中大团聚体破碎产生小团聚体和粉黏粒团聚形成小团聚体分别对原粒级团聚体的破碎和形成方向的贡献率较高,分别达到24.06%~42.15%和36.83%~70.76%,且随着降雨时间的变化,大团聚体首先破碎成小团聚体,再逐级破碎成更小粒级的团聚体,未参与动态周转的团聚体比例会逐渐下降。[结论]降雨溅蚀不断驱动土壤团聚体的周转过程,并对溅蚀特征产生较大影响,未来应引入土壤营养物质迁移研究,完善土壤侵蚀过程定量模型。

关键词：红壤团聚体溅蚀稀土元素示踪法动态周转模型

赣南崩岗区不同植被类型粉砂质土壤抗剪强度及其影响因素

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土壤学报 2022年第6期59卷 1517-1526页

作者：文慧倪世民王艺彤王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070 江西省水利科学院江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室南昌330029

为探究南方崩岗侵蚀区不同植被类型下土壤抗剪强度的分布规律,明确崩岗治理后土壤基本性质对抗剪强度的影响。以3种不同植被类型下崩岗各部位表层土壤为研究对象,对土壤基本性质的变化规律、抗剪强度参数变化特征及其影响因素,利用路径... 详细信息

为探究南方崩岗侵蚀区不同植被类型下土壤抗剪强度的分布规律,明确崩岗治理后土壤基本性质对抗剪强度的影响。以3种不同植被类型下崩岗各部位表层土壤为研究对象,对土壤基本性质的变化规律、抗剪强度参数变化特征及其影响因素,利用路径分析和主成分分析进行研究。结果表明,土壤抗剪强度由大到小依次为林地>柑橘地>灌木地>草地>侵蚀区,且柑橘地较灌木地土壤抗剪强度提高了29.74%。随地势降低,毛管孔隙度总体呈升高趋势,黏粒、粉粒等细颗粒物质占比也不断上升,汇聚于坡下。随着恢复时间增加,土壤养分含量逐渐上升。土壤黏聚力在同种植被类型下,随着恢复年限增加,表现为递增趋势,内摩擦角则表现为缓慢递减趋势,均表现为上坡最大。其中有机质、饱和导水率与黏聚力存在极显著相关关系,含水率、容重与内摩擦角也存在极显著相关关系。试验以总孔隙、毛管孔隙、黏粒含量和土壤饱和导水率来表征土壤饱和状态下的抗剪强度,建立了预测方程(R^(2)=0.80,RMSE=5.95),结果表明该方程的可信度和预测精度均较高。研究结果揭示了不同植被类型抗剪强度的控制因素,可为南方崩岗侵蚀区恢复过程提供一定的参考。

关键词：崩岗植被类型土壤基本性质土壤抗剪强度

“互联网+”环境下高校图书馆阅读推广的发展现状与优化路径

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科技风 2022年第9期 154-156页

作者：王军光燕山大学里仁学院河北秦皇岛066004

在“互联网+”的大环境下,许多高校重新调整自身的管理模式,着眼于图书馆阅读推广工作的相关要求,逐步提升服务质量和服务效率,树立良好的服务意识,为师生的学习以及教学提供更多的依据。目前,高校图书馆的阅读推广工作面临着许多的困境... 详细信息

在“互联网+”的大环境下,许多高校重新调整自身的管理模式,着眼于图书馆阅读推广工作的相关要求,逐步提升服务质量和服务效率,树立良好的服务意识,为师生的学习以及教学提供更多的依据。目前,高校图书馆的阅读推广工作面临着许多的困境,推广模式比较复杂及单一,没有摆脱传统推广模式的束缚以及负面影响,最终导致图书馆的稳定建设及发展备受阻碍。对此,高校图书馆需要调整工作思路,关注对时代发展趋势的深入分析以及研究,积极优化自身的推广策略以及手段,实现对症下药和与时俱进。

关键词：互联网+ 高校图书馆阅读推广发展现状优化路径

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鄂东南花岗岩红壤不同土层侵蚀过程

水土保持研究 2022年第5期29卷 55-61,69页

作者：张健华汪运东杨青松倪世民王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

为了探讨不同降雨动能条件下花岗岩红壤各层次(淋溶层、淀积层、母质层)在坡面侵蚀过程中的产流产沙特征,研究采用室内人工模拟降雨试验方法,对其水动力学参数变化特征及其与土壤侵蚀速率之间的定量关系进行了研究。结果表明:(1)降雨动... 详细信息

为了探讨不同降雨动能条件下花岗岩红壤各层次(淋溶层、淀积层、母质层)在坡面侵蚀过程中的产流产沙特征,研究采用室内人工模拟降雨试验方法,对其水动力学参数变化特征及其与土壤侵蚀速率之间的定量关系进行了研究。结果表明:(1)降雨动能对各层次土壤坡面的产沙产流特征影响显著。随着降雨动能增加,各层次土壤初始产流时间不断递减,且径流含沙量和总产沙量均不断增大;(2)各层次土壤之间的侵蚀规律差异显著。初始产流时间、径流含沙量及总产沙量均表现出显著差异;通过回归分析,发现土壤侵蚀速率与降雨动能之间有良好的线性关系;(3)水流功率和单位水流功率与土壤侵蚀速率均呈显著的相关性,且能够用幂函数准确地描述它们之间的关系,引入土壤黏粒含量可使得模型更加可靠,在实际应用中有更广的应用范围和现实价值。综上,降雨动能和土壤质地对花岗岩红壤坡面侵蚀的形成和发展过程具有显著影响。

关键词：降雨动能花岗岩红壤土壤侵蚀速率水动力学参数定量化